改良型多点进水AO工艺生物脱氮效能研究郑诗怡

礴能漂;ConefercneonWaterinColdRegionReaersehoniBologicalNitrogenRemoavlEiffeiecnyybMeliorativeSegmnetW台terSuPPlyA/0TechnologyShyiiZHENqBing场NAMqnegSU,YihaoLl,XianSHI,WenehengMADePart用eotofthe人f别nieiPalandnEvlornmenatlEngineerign.aHrbinjnstirureofeTchool口g〕aHrbin,Ij00夕0,ChinamEaildamahit@j石了刃omAbstraet:CombinedsegmentwatersuPPlyteehnologywithA/0andassociatedtheaetivatedsludgeteehnologywiththebiomembraneeProeess,anewteehnies,themeliorativeseglnentwatersuPPlyA/Oteehnology15Putfo附ard二TheexPerimentindieateshtatwhentheinfluentCOD15352一432mg/L,NH4+一N1542一56mg/L,theHRT15sh,theactivatedsludgeretunrradio1550%,htevo一umetrieratiosofanoxieandoxiezone151:2,theDOintheoxiczone15eontrolledat1.5mg/Laround,theeiffuentermovalarteofNH4+一NandeoDeanexeeed97%and93%erspeetivel丫Inaddition,byanalysingtheaffeetedfaetorsoftheteehnology,theexPerimentstudysthebiologicalnitrogenremovalindifferentconditions:underthedifferentC闪ratio4,6,8,10,12,underthedifferentHRT,underthedifferentactivatedsludgeratio50%,75%,100%,150%.ThroughtheexPeriment,iteanbeknownthatthegoodeonditionofurnningthetechnologyiswhenCN/157一8,theHRTis8handtheaetivatedsludgeis75%.Keywords:segmentwatersuPPly:A/0teehnology;nitorgenremoval;CN/artio;HRT;sludgeretUnrratio改良型多点进水A/O工艺生物脱氮效能研究郑诗怡,王冰,宿孟,李蝴豪,时贤,马文成哈尔滨工业人学市政,、环境工程学院,哈尔滨,150090Email:[e-mail]摘要:将多点进水和刀O结合,将活性污泥法与生物膜法结合,开发了一种新型的城市废水改良型多点进水刀。工艺。试验结果表明,在进水coD浓度为352一432m留L,NH4十一N为42一56mg/L,进水流量.25L小,HRT为sh,缺氧区与好氧区容积比为卜2,好氧区溶解氧控制在1.smg几左右,缺氧区溶解氧控制在0.smg几左右,污泥回流比取50%的情况下,出水氨氮去除率达到97%以上,c0D去除率达到93%以上。同时分析了该工艺的影响因素,在反应器运行阶段,对不同C闪比4,6,8,10,12,不同HRT,以及不同回流比50%,75%,100%,150%条件下的脱氮效能进行研究,指出该工艺最佳的运行条件为c闪比为7一8,水力停留时间为h8,活性污泥回流比为75%。关键词:多点进水;刀O工艺;生物脱氮;c闪比;回流比;HRT1引言为应对我国湖库水体富营养化严重,现有污水处理厂脱氮除磷达标率低、处理效果不稳定的问题,科研工作者开展了一系列的研究,已开发的新型生物脱氮工艺包括SHARON一ANAMMOX、CANON工艺等!’一3]。分段进水脱氮工艺是一项新兴的污水处理技术,}_艺独特的结构及进水方式,高效的脱氮效能,使其在污水处理领域得到了国内外学者的一致关注。本文通讯作者:马文成(1980一),男,哈尔滨工业大学讲师/博士,研究方向为污水生物处理理论与技术,高浓度有机废水处理理论与应用。E一mail:dam曲[e-mail]在传统分段进水脱氮工艺基础上,提出改良型多点进水刀0工艺技术,并探讨了工艺最佳的运行参数及脱氮效能。2试验材料和方法试验装置见图1试验采用四段进水形式,反应装置由分段进水A/O生化反应器和一沉池组成。试验装置为有机玻璃材质,尺、J一:slcmxlo.scmx30em,其中有效水深19cm,中间有6块隔板把反应器分隔成8个区域,分别为缺氧区和好氧区,其体积比为1:2。在缺氧区设置搅拌器978一I一935068一88一402011SeiRes.ConferenoeenWaterinCoRdlegionii.::SCientifiCRaeesrCh促进泥水混合,在好氧区内投加流化填料,并在好氧区底部设穿孔曝气器,供氧同时实现填料的全池流化。反应器总有效体积为1.7745L。在系统后面,即在04区连接了竖流式沉淀池,有效体积为10.783L,沉淀池中间进水,顶端出水,底部设置污泥回流管和排泥管。QI甲甲4Q结果表明,随着系统运行时间的延长,系统出水氨氮浓度逐渐降低,最终出水氨氮浓度均能达到o.59mg/L以下,且并别不大。但是当C加比增大时,发现系统去除氨氮的能力相对减弱,系统的硝化速率降低,这土要是由于在活性污泥系统中,异养菌与硝化菌对于底物和溶解氧存在着竞争的关系,在低C肘比条件卜,硝化菌所占的比例相对较高,因此此时系统的硝化速率也比较高。不同进水C闪比下,系统TN去除率及系统出水TN浓度如图3所不。三分夕熟ù冲ǎ三飞g1816146481210!}水NT浓度乃70ǎ护à干纷一1.缺氧区2.好氧区3,一沉池4.进水泵5.搅拌器6.穿孔曝气器7.气体流最计8.空气压缩机9泞,泥回流泵10.中心管Figure1.eTstdeviceflowehart图1.试验装盆图3反应器正式运行时的脱氮效能研究木文考察了在不同C闪比、不1司HRT、不同污泥回流比条件下对改良型多点进水刀O上艺的脱氮效能,以期找出该工艺的最佳运行条件。3.1不同C/N比条件下的脱氮效能试验采用4段进水刀O系统,总体积20L,各段体积相等,各段缺氧/好氧体积比为1:2,系统进水最6OL/d,相应的水力停留时问为sh,各段进水比例为:ll::ll,污泥回流比50%。试验采用人上模拟城市污水,氨氮浓度40mg/L左右,COD浓度根据不同的进水C闪比来调整。在不同进水C闪比卜,系统出水氨氮浓度如图2所示。Figure3.VariationofTNunderdiffeerntCNI图3.不同C八比条件下出水TN浓度及TN去除效率ǎ司勃任à创逻城域time(d)Figuer2.EffluentammonianitrogeneoneentrationunderdiffeerntCNIeonditions图2.不同C八比条件下的出水氮氮浓度结果表明,当C闪比较低时,系统各缺氧区均有硝酸盐氮的剩余,累积的硝酸盐氮造成较高的出水TN浓度。随着进水C加比升高,各段累积的硝酸盐氮逐渐下降,TN去除率逐渐升高,但TN去除率并不是线性递增。当进水C加比高于7时,TN去除率上升缓慢。主要是因为当各段进水碳源满足反硝化要求,使各段缺氧区无硝酸盐氮累积时,出水TN浓度由最后·段进水水量来决定。本试验采用各段等量进水方式,因此,最后一段进入的14/的水量将只进行硝化反应而无反硝化的条件,硝酸盐氮随出水流出,因此最高TN去除率必然有一定限制。在碳源充足的情况卜,若要进一步提高TN去除率,只能通过调整流量分配来实现。3.2不同HRT条件下的脱氮效能保证进水c入比为8,进水氨氮浓度为38.smg/L,NT浓度为43.2mg几,通过调节进水流量改变系统HRT,出水氨氮、硝酸盐氮和总氮浓度的变化情况如图4所示,系统对于氨氮和总氮的去除率如图5所示。当HRT为4h时,可以发现系统出水氨氮高达8.35mgL/,硝化效果很差,仅为78.31%,出水氨氮质量浓度很高,相应总氮去除率为68.56%。随着系统HRT的升高,氨氮和总氮去除率也逐渐升高,当HRT978一l一935068一88一4⑥2011SeiRes.ScientificResearChConferenceonWaterinColdRegion增至8h时,出水氨氮质量浓度仅为0.15mg几,氨氮去除率高达99.61%,此时总氮去除率也达到83.巧%。当进一步增大系统HRT,虽然结果表明可以进一步提高氨氮和总氮去除率,但增加的幅度不大。主要是由于较长的HRT能够保证各段硝化反应和反硝化反应的充分进行,但是当HRT满足这一条件后,进一步提高TN去除率必须通过改变其他影响因素来实现,囚而在本试验中,选择h8的HRT比较适宜。试验结果如图6所示。ǎéó即三拟ù详ù1012HRT(h)Figuer4.Eiffuentammonianitorgen,totalnitrogenandnitratenitorgenconcentrationsunderdiffeerntHRT图4.不同HRT条件下出水氮氮、总氮及硝酸盐氮浓度1009590OnOUǎ岁à升兰月681012HRT(h)Figuer5.EiffuentammonianitergenandtotalnitrogenermovalrateunderdiffeerntHRT图5.不同HRT条件下出水氮氮、总氮的去除率3.3不同污泥回流比条件下的脱氮效能试验进步考察了各段等比例进水、不同污泥回流比条件下的运行效能及脱氮率的变化。之前试验表明,C肘比为7一8可保证各段缺氧区进水碳源恰好可以将上一段产生的硝酸盐氮还原为氮气。维持进水氨氮浓度恒定为45mg几,COD浓度恒定为350mg几,安排了四组污泥回流比试验,分别为50%、75%、100%、150%,考察不同回流比下系统硝化效果及TN去除率,978一l一935068一88一4⑥2011SeiRes.ScientificResearChConferenceonWaterinColdRegion增至8h时,出水氨氮质量浓度仅为0.15mg几,氨氮去除率高达99.61%,此时总氮去除率也达到83.巧%。当进一步增大系统HRT,虽然结果表明可以进一步提高氨氮和总氮去除率,但增加的幅度不大。主要是由于较长的HRT能够保证各段硝化反应和反硝化反应的充分进行,但是当HRT满足这一条件后,进一步提高TN去除率必须通过改变其他影响因素来实现,囚而在本试验中,选择h8的HRT比较适宜。试验结果如图6所示。ǎéó即三拟ù详ù1012HRT(h)Figuer4.Eiffuentammonianitorgen,totalnitrogenandnitratenitorgenconcentrationsunderdiffeerntHRT图4.不同HRT条件下出水氮氮、总氮及硝酸盐氮浓度1009590OnOUǎ岁à升兰月681012HRT(h)Figuer5.EiffuentammonianitergenandtotalnitrogenermovalrateunderdiffeerntHRT图5.不同HRT条件下出水氮氮、总氮的去除率3.3不同污泥回流比条件下的脱氮效能试验进步考察了各段等比例进水、不同污泥回流比条件下的运行效能及脱氮率的变化。之前试验表明,C肘比为7一8可保证各段缺氧区进水碳源恰好可以将上一段产生的硝酸盐氮还原为氮气。维持进水氨氮浓度恒定为45mg几,COD浓度恒定为350mg几,安排了四组污泥回流比试验,